L-半胱氨酸是一種重要的含硫氨基酸，在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、日化、食品添加劑等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。然而，由于對L-半胱氨酸細胞代謝調(diào)控的認識不足，通過常規(guī)的基因敲除、過表達等策略難以獲得L-半胱氨酸高效合成細胞工廠。
近日，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究團隊在《Metabolic Engineering》上發(fā)表題為“Design of a genetically encoded biosensor to establish a high-throughput screening platform for L-cysteine overproduction”的研究論文。該研究利用響應(yīng)L-半胱氨酸的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，開發(fā)了L-半胱氨酸生物傳感器，建立了L-半胱氨酸生產(chǎn)菌種高通量篩選平臺。
研究人員首先通過體內(nèi)L-半胱氨酸響應(yīng)實驗、體外凝膠阻滯遷移（EMSA）實驗和DNA足跡實驗，初步解析了轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子CcdR的調(diào)控機理，建立了CcdR轉(zhuǎn)錄調(diào)控模型，發(fā)現(xiàn)CcdR能夠特異性結(jié)合L-半胱氨酸，結(jié)合到特定啟動子PccdA上游DNA序列上，招募RNA聚合酶激活下游PccdA啟動子的表達。基于上述原理，研究團隊將胞內(nèi)L-半胱氨酸濃度輸入信號與熒光強度的輸出信號相偶聯(lián)，開發(fā)設(shè)計了一個L-半胱氨酸生物傳感器，實現(xiàn)了對胞內(nèi)L-半胱氨酸濃度的實時監(jiān)測。為了進一步提升L-半胱氨酸生物傳感器的響應(yīng)靈敏性和響應(yīng)強度，研究團隊通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子半理性設(shè)計改造、轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子表達優(yōu)化以及響應(yīng)啟動子的截短測試等策略，對L-半胱氨酸生物傳感器進行了優(yōu)化。隨后將構(gòu)建的L-半胱氨酸生物傳感器與流式細胞分選技術(shù)（FACS）偶聯(lián)，構(gòu)建了L-半胱氨酸高通量篩選平臺，并分別應(yīng)用于L-半胱氨酸合成途徑關(guān)鍵酶的定向進化和L-半胱氨酸高產(chǎn)菌株的篩選，實現(xiàn)關(guān)鍵酶絲氨酸乙酰轉(zhuǎn)移酶活性提升了7倍，并獲得了10株L-半胱氨酸產(chǎn)量顯著提升的突變菌株。
原文連接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1096717622000945
注：此研究成果摘自《Metabolic Engineering》，文章內(nèi)容不代表本網(wǎng)站觀點和立場，僅供參考。
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